6AV2123-2GA03-0AX0型号介绍

6AV2123-2GA03-0AX0型号介绍

滤嘴棒成型机是的过滤嘴生产的主要设备，其生产所用的固化剂是甘油脂。目前，我国成型机只带有一个储油箱，储油箱的甘油脂是由人工进行注入，平均每个工班加注2～3次，工人劳动强度大，在加注过程中不可避免的造成浪费，不利于企业管理。在此，我们介绍PLC+PC甘油脂自动控制管理系统。

1、现场条件及设计思想

厂的滤嘴棒生产线一般由几台到十几台成型机组成，这对集中甘油脂自动供料控制和管理带来便利，各成型机组即是生产线的一部分，又相对立。因此，系统设计应具备：

①能对各机台的储油箱的液位、加注、机台的启、停状态等进行检测，并对油箱加注进行控制。当生产线上某台机组的启动、停止或发生故障时，不影响整个系统的正常工作。并在每个机台设有故障诊断用I/O口，便于维修。

②能对集中供油的甘油脂槽进行油料注入和输出的控制，液位和流量的数据采集存储，并通过人机界面显示。甘油脂槽的油脂注入使用两台泵，可同时工作，也可分别单工作，控制方式可手动，也可自动，系统对注入的油液具有累计储存和显示。同样，油脂的输出也用两台泵，采用一开一备工作方式，控制同样具有手动和自动，系统能对实际消耗总量进行累计储存和显示。油槽的加注控制信号由油槽液位传感器产生，输出信号由各机台储油箱液位传感器产生，当生产线无加注请求时，输出泵处于待机状态。系统具有报警功能。

③车间控制室的计算机系统能对整个甘油脂自动输送系统进行远程监控、数据统计管理，并通过网络与厂管理控制进行信息传送。监控时，计算机具有良好的人机界面，全中文显示，主画面为三维效果系统状况图，对系统的各种工作状态参数进行数据采集、整理、统计和显示，并可随时调用和打印。出故障时，能自动显示故障部位，并给予故障提示，自动记录故障内容和时间。

④成型机、甘油脂槽和车间控制室三者相互之间通信和控制距离可达70m。

2、系统硬件结构

根据现场条件和设计思想，整个系统分监控管理层和现场测控层，如图1系统结构框图所示。监控管理层由1台PC机承担，现场测控层由PLC主站和现场机台从站组成。各层通过PROFIBUS工业现场总线连接。

监控PC机：监控选用IBMPC机，配有CITECT V5软件和CP5611现场总线接口卡，通过PROFIBUS-FMS工业现场总线PLC等数据采集设备中的数据，这样工业PC与现场总线连接成能完成组态、运行、操作、存储和打印等功能的完整的控制网络系统。

PLC主站：PLC采用SIMATIC S7-300的模块系列，主站为CPU315-2D模块化中型PLC，它具有强大的处理能力，并集成了PROFIBUS-DP现场总线接口装置。PLC的编程控制在编程器PG 的STES7 V5.1中完成后写入CPU315-2D，CPU315-2D就可读取总线上的所有I/O模块的状态字，同时进行甘油脂槽油料注入和输出的控制、液位和流量的数据采集处理和从站ET200控制。为方便现场操作，PLC配有立的OP操作面板、数据处理显示和报警功能。PLC的主要控制和数采的输入输出信号见表1。

现场机台从站：从站以ET200S远程I/O模块为，用于机台的储油箱的液位、加注、机台的启停状态等检测，并对加料进行控制。从站装于机台内，通过模板IM151与PROFIBUS-DP现场总线连接，按主/从模式向现场设备提供输出数据并向CPU或上位机馈送输入数据。I/O模块带可编程口用于故障检测。

3、系统软件结构

系统软件主要包括PLC程序、OP操作面板程序、网络配置和上位机软件。

3.1 PLC程序

PLC程序的编制是在编程器PG中完成。采用SIEMENS公司的SIMATIC S7-300的配套编程工具STEP7 V5.1完成硬件组态、参数设置、编程、测试、调试和文档处理。PLC程序由组织块（0B）、功能（FC）、数据块（DB）构成。其中，OB是系统操作程序与用户程序之间的接口，用于控制程序的运行。主程序循环OB1采用CALL指令调用功能FC程序。

OB1如下：
CALL FC1
CALL FC2
CALL FC3

FC是用户子程序，为了方便编程和调试，用户程序采用模块结构，即按各功能要求分为甘油脂槽的液位及输入和输出流量数据（FC1），甘油脂输入和输出的控制（FC2），从站ET200测控（FC3）等。用户程序采用逻辑梯形图编写,如其FC3如下：

DB是用户定义的用于存取数据的存储区。另外，PLC程序还包含辅助程序，如循环中断OB35、时间错误OB80、电源故障OB81、诊断中断OB82、插入/移走模板中断OB83、CPU硬件错误OB84、级错误OB85、机架故障OB86、通讯错误OB87、编程错误OB121、访问错误OB122等

3.2 OP操作面板程序

为方便现场操作，在PLC主站控制柜上装有OP操作显示面板，其采用SIEMENS公司的SIMATIC Protool/Pro P5.0软件进行组态，其主要功能是系统启/停、自动/手动转换、急停等操作和现场工作状态及数据显示等。

3.3 网络配置

网络组态采用SIEMENS公司的SIMATIC NET，NCM S7 PROFIBUS组态软件完成PROFIBUS S7通讯网的网络组态。

在上微机设计安装CP5611网卡，在PLC主站安装CP342-5通讯模块，通过PROFIBUS S7通讯电缆完成上微机与PLC主站之间的通讯网络硬件组态。

3.4 软件设计

监控计算机用户软件是在bbbbbbs2000平台上，应用SIEMENS公司的CITECT V5软件开发的。监控计算机以三维效果系统状况图的形式输出系统各设备运转状态、甘油脂瞬态流量和累计流量、甘油槽液位，并可对系统启动和停止、输出泵的选择及控制、输入泵的选择及控制等进行操作，同时，还装有STES7 V5.1，可对PLC进行远程编程或修改。为防止非专职操作人员非法操作，系统设有专职人员登录窗口。由于用户软件运行于bbbbbbs2000操作系统平台之上，给用户将来建立工厂管理网带来方便。

4、其它应考虑的问题

4.1 由于工业现场的恶劣环境，干扰较大，我们对PLC 交流供电采用380/220V的隔离变压器（变压器级间屏蔽层接地），对其进行悬浮供电，以隔离由电网引入的干扰。线路敷设时，将PLC控制信号线与交流电源线分开布线，大限度的降低静电和电磁感应干扰。这样做的好处是把输入和输出、强电和弱电明显隔离分开，进一步减小干扰，同时也避免了接线错误。

4.2 在控制柜结构设计时，要充分注意到散热和防尘问题。因热量向上散发，发热元器件尽可能装于柜子的上部，并增设散热风扇，通风道的进出口要进行防尘处理。

4.3在现场系统调试时，PLC应对流量计、液位计、甘油槽等进行计数校验。

4.4如果监控计算机、PLC、ET20太远，则应考虑增设中继站。

5、综述

用PLC+PC实现的甘油脂自动输送系统控制已用于厂生产，几年来的实践证明，该系统抗干扰能力强，控制精度高，实现了系统数据采集处理、系统各环节状况检测控制、系统监控管理等、全数字化、全开放的控制过程自动化、系统网络化，为企业降低了生产成本。

整个自控系统设有7个PLC站，采用TSX P67/87 455 型PLC，各PLC站均配置ETH107通讯卡，采用ETHWAY协议通过光纤为主干网的以太网与中控室主机WSG1、WSG2配置的APPLICOM数据采集卡交换数据，以此实现主机数据的刷新与命令的执行。同时各子站还设有上位机，均配置3COM以太网卡采用NETDDE协议通过同一个光纤以太

网实现与主机3COM以太网卡的数据交换，可显示全厂各站画面数据，当子站与主机之间出现通讯故障时，各子站的上位机将通过ETHWAY协议与自己站的PLC进行通讯，确保畅通。同时各子站PLC也可以通过FIPWAY网络与中控室的PLC6进行通讯，实现数据的采集与命令的执行。

2、PLC功能介绍：

PLC通过相应的模拟量、开关量输入卡采集各种一次仪表以及反应各类执行设备状态的电信号数据（4～20mA），PLC对其中的一些数据进行处理，一方面将数据传送给上位机，另一方面将有关数据通过相应的模拟量、开关量输出卡传送到各执行机构，控制执行机构的动作，对于由上位机发出的命令则通过PLC 进行重新组态后输出到执行机构，控制其动作。

本系统采用3种控制方式;分别为全自动操作、plc远程手动操作和手动操作。系统主要以全自动控制方式为主，下面以聚合氯化铝（PAC）计量泵的控制为例，介绍3种控制方式。混凝剂的投加直接影响到出厂水基本的指标浊度的好坏，混凝剂是水厂中主要的原材料消耗，如何合理、的投加混凝剂一直以来都是净水水处理方面研究的目标。九溪水厂采用PAC作为净水混凝剂，通过隔膜计量泵对其进行投加，计量泵可以通过两个参数来调节其投加量，分别为频率和冲程。在全自动模式下计量泵的频率由进水的流量来进行控制，泵的频率随着流量的变化而调整，计量泵的冲程则由游离电位测定仪（SCD）来控制，当原水浊度出现变化时，SCD检测到相应的电信号后传送到PLC，PLC经过P.I.D调节器的运算后向计量泵发出调整冲程的命令，此过程中的流量、频率、冲程、SCD的数据均通过Intouch在上位机上动态的显示出来，便于操作人员监控;plc远程手动操作则由操作人员根据实际经验在上位机软件中输入相应的频率及冲程，通过PLC后输出到计量泵;手动操作是操作人员直接在MCC低压开关屏上对计量泵进行调节，此过程不经过PLC以及软件。

3、软件（InTouch）的功能介绍：

1） 提供生产工艺过程流程分布、液位模拟量显示、参数设置、设备运行状态等动态画面。据此操作人员或技术人员可以对整个水厂的工艺生产以及设备运行情况有一个详细而形象的了解。

2） 系统主要参数以及设备的报警信号记录。记录的信息可以供技术人员参考，以分析仪器仪表、设备的运行情况，掌握手的资料，用于改进工艺控制，进一步提高系统的运行效率。报警信息以显眼的红色闪烁出现，提醒操作人员采取相应的措施，同时报警信息中还给出了报警的时间、故障的可能原因以及故障的现状。

3） 可以通过键盘（鼠标）直接控制现场的设备，如启动或停止水泵、刮泥桥、排泥阀等。

4） 进入系统的口令保护。以免非工作人员进入系统或随意中断运行中的系统，可以根据不同的登陆级别，实现控制本站的PLC控制设备到全厂的PLC控制设备的动作和参数修改。

5） 数据动态刷新余数据库维护。对于不同的静态画面进行数据动态刷新，加上新的动态实时数据，构成了带动态显示点的工艺画面;数据库的维护通过对存放历史趋势数据的环形队列进行移位，用新数据代替旧数据，使环形队列中始终保存到当前时刻为止30天内的历史数据。

1、引言

    和利时LM系列PLC是杭州和利时公司的小型一体化PLC产品。LM系列PLC具有性高、指令丰富、通讯能力强等特点。其支持六种编程语言，包括LD、IL、FBD、SFC、ST、CFC，能够适应多种PLC编程基础的人群。一些大的控制系统具有很多现场设备，其中一部分现场设备可能不支持标准的通讯协议，但是还需要与三方控制设备进行数据通讯，任何一个厂商的PLC都不可能支持所有现场设备的数据通信协议。如何实 PLC与非标准协议的三方设备进行互联呢，LM系列PLC推出了自由口的通讯方式，可以实现与任何协议的三方设备进行互联。本文介绍的是LM系列PLC通过自由口与Flash存储设备进行数据通讯。

2、LM系列PLC的通讯方式

    LM系列PLC支持多种通讯方式，如Profibus DP、以太网、自由口通讯。LM系列PLC的CPU模块本体集成了一个RS232通讯口和一个RS485通讯口，RS232和RS485支持标准的Modbus RTU、LM专有协议和自由口通讯协议。用户可以用图程序设定通讯口的协议、通讯速率、数据位、校验、发送数据和接收数据。下图为和PLC自由口相关的功能块指令。

    图1为设定自由口通讯速率、数据位、校验的指令；图2为恢复Modbus RTU和LM专有协议的指令，同时也可以设定通讯速率、数据位和校验；图3为数据发送指令；图4为数据接收指令。同时软件中有CRC校验的功能块指令，可以进行数据校验。也可以通过ST语言方便的编写校验程序。以计算CRC校验码为例，下面是变量声明部分：

FUNCTION_BLOCK Generate_CRC
VAR_bbbbb
pData:POINTER 
TO BYTE;
byteCounter:WORD;
END_VAR
VAR_OUTPUT
CRC_Code:WORD;
FINISH:BOOL:=FALSE;
END_VAR
VAR
Reg16: WORD;
j: BYTE;
i: WORD;
mval: WORD;
temp_byte: BYTE;
flg: WORD;
END_VAR

以下是ST语言的程序代码部分：
Reg16 := 16#FFFF;
mval := 16#A001; 

FOR i:=0 TO byteCounter-1 BY 1 DO
temp_byte:=pData︿;
pData:=pData+1;
Reg16:=（Reg16 XOR temp_byte）;

FOR j:=0 TO 7 BY 1 DO
flg := 0;
flg:=（Reg16 AND 16#0001）; 
Reg16 := SHR（Reg16,1）; 
IF （flg = 1） THEN
Reg16:=Reg16 XOR mval;
END_IF;
END_FOR;
END_FOR;

CRC_Code:=Reg16;
FINISH:=TRUE;

3、数据存储系统的设计

    该PLC控制系统是应用在节能汽车上，通过PLC对液压回路的控制使汽车达到降低油耗的目的，在该车的试验阶段，需要把运行过程中的一些过程数据进行记录。当时提出了三种设计方案，种方案是对PLC进行改造，在内部增加一条FLASH芯片，修改PLC的底层程序，实现数据的存储；二种方案是通过GPRS收发器把数据上传到远程PC；三种方案是通过自由口与U盘读写模块进行通讯，把数据实时写入U盘中。我们对运行环境进行了现场考察和反复研究，在性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，权衡利弊，终选择了方案三进行实施。

开棉设备是集机、电、气等于一体的纺织机械设备。作为各种工艺流程的前纺设备，在提高纺织产品档次与质量中起着重要作用。我公司（原郑州纺织机械厂清梳联工程公司）在消化、吸收世界纺织技术的基础上，自行研制开发了FAl02、FAl03、FAl04、FAl06、FAl08系列等多种型号规格的开棉设备。近年来，经不懈地改进、完善和提高开棉设备的设计和制造水平，缩短了我国开棉设备与水平的差距。根据国外纺机的发展动态和国内外用户的要求，现研制开发了FAll3型单轴流开棉机。 
 
该机具有高产量、高除杂效率、高自动化等特点，在生产使用中体现了其设计合理，工艺性能好，机电一体化水平高。 

2 主要结构特点及技术规格参数 

2．1结构特点 

导流板采用在其上面焊接与开棉辊筒线成64＊夹角的若干导流片，以便配合在上面装有螺旋状排列的角钉的开棉辊筒，从而使原料沿导流板围绕开棉辊筒外表面螺旋前进。开棉辊筒为直径750mm的V形角钉辊筒，分16排呈螺旋状排列，每排9枚，原料在螺旋前进过程中，受密集角钉的打击，开松效果好，除杂；开棉辊筒的简体采用整张钢板卷制而成，表面光滑，圆整度好。 
 
开棉辊筒传动轴与另一端非传动轴为两根立的空心短轴，且均采取涨套连接，相对于采用传统的一根通轴，既重量轻、运转平稳、振动小，又节约了材料，降低了成本。开棉辊筒转速和尘格角度可以在线自动调节，并可同时设定不同的工艺参数，还可适应抓棉机对不同的原料进行分组抓取，同时供应两条清花线，工艺参数自动转换。尘棒分左右两组，可通过两只步进减速电机带动连杆机构对两组尘棒进行同步调节。排杂装在落杂收集箱里，落杂收集箱下面装有滚轮，可由机器内拉出，以便察看落杂情况，也可通过其上装有的两个视窗察看落杂情况。 
 
开棉辊筒侧面装有除尘装置，有利于排除微尘和短绒。全机控制系统采用PLC控制，操作显示屏可显示、设置不同的工艺参数，实现了监控及信息处理，自动化程度高，操作方便，性能。在整机设计过程中，体现了“”的指导思想。整机设有多处保险装置，为确保劳动者的人身提供了重要。整机设计合理，结构紧凑，外形美观，在开清棉或清梳联流程中与其他设备浑然一体。 

2．2技术规格参数 
 
机幅1600mm；产量1200kg／h；开棉辊筒型式V形角钉；直径750nun；转速480～960r／min（变频调节）；尘格装置尘棒型式三角尘棒；尘棒数量72根（分左右两组，每组36根）；调节方式步进电机在线自动调节；排杂装置排杂型式6叶翼片式；排杂直径350mm；排杂转速16r／rain；进棉管直径300mm；风量2160—2880m3／h；静压+50～+150pa；出棉管直径300mm；风量2160～3600m3／h；静压-50～-200pa；排尘管直径220mm；风量1440～1800m3／h；静压-400～-700pa；排杂（吸落棉）管直径160mm；风量1800m3／h；静压-700pa；电机功率主电机11kW；排杂电机0．37kW；尘格电机96W；控制系统PLC控制。 

3 主要机构性能分析 

3．1开棉辊筒部分 
 
开棉辊筒为本机的重要组成部分，由简体、角钉、法兰、空心轴等组成。 
 
装在筒体上的角钉呈螺旋状排列，由进棉口喂人的原料沿切线方向进入，在后方风机的作用下，围绕外表面螺旋前进，其优点是延长了原料在本机中停留的时间，增加了原料受打击的次数，从而开松效果好，除杂，成为本机的显著特点之一。本机的另一个显著特点是开棉强度即开棉辊筒的转速具有在线调节功能。 
为方便工艺参数的，开棉强度分为l～10档，通过PLC的程序自动转换成开棉的转速（480～960r／min，每档转速差约48），控制开棉变频器的工作，以实现转速的在线调节功能。相对于改变转速须停车换皮带轮来说，其优越性不言 
自明。 

3．2尘格装置部分尘格装置亦为本机的主要组成部分，由尘棒、调节板、连杆机构及步进电机等组成。尘棒分左右两组，其安装初始角度为10’，大角度40‘。 
 
本机通过两只步进减速电机带动连杆机构对两组尘棒进行同步调节，尘棒安装角度可根据原料情况和工艺要求在控制面板7档设定，每档之间安装角度相差5同样，尘棒安装角度的改变为在线调节。 

3．3排杂装置部分 

排杂装置为本机不可缺少的组成部分，主要由落杂收集箱和排杂组成。落杂收集箱为梯型箱体，下部装有排杂，为6叶翼片式，由齿轮减速电机通过滚子链传动，其排杂状态通过在线调节，既可设定为连续排杂，亦可设定为间隔排杂（排杂时间和排杂间隔时间根据工艺要求可任意设定）。 
 
落杂收集箱一侧与排杂（吸落棉）管道相连，落棉杂质可通过此管道被吸到滤尘系统。底面装有滚轮，可由机器内拉出，以便察看落棉情况。 
 
3．4气动控制系统 
 
当前方机台风机未开时，开棉辊筒不能启动，这样可有效防止堵车，避免机器损坏，维护正常生产． 
 
3．5电气控制系统全机控制采用西门子S7-200系列PLC实现自动控制。通过CPU226可编程控制器与TD200显示面板进行逻辑控制、计算和操作。 
 
由TD200显示面板可直接输入转速、尘格角度、排杂时间、排杂间隔，在调试阶段可用手动操作来实现各部分的动作，并可直观地显示机器运行状态、故障部位、原因，同时发出警报。高质量的PLC与I／O的直观性不仅提高了整机的性、稳定性，也使得所有操作简便、快捷。 

4 生产使用情况 

本机于2001年9月安装在无锡纺织机械试验进行生产运转实验。专项试验数据表明：在工艺选择优化的条件下，低含杂（1％～1．2％）原棉或较高含杂（3．5％）原棉经过本机处理后，实际除杂效率可达35％一37．5％，棉结增长率可控制在3．5％，短绒增长率变化较小，有时还可达到负增长。 

用该机所在的成卷系统生产的C14．6tex棉纱，成纱条干CV％值达到了97公报的25％水平，km细节、km粗节达到了97公报的25％——-50％水平，km棉结达到了97公报的5％～25％水平。 
 
由此可以看出，本机是一种除杂，棉结增长少，适应原棉含杂范围较广的预开棉机。本机自投入批量生产以来，在短短的一年时间里，用户使用效果良好，已巴基斯坦等东南亚国家，为企业创造了良好的经济效益。 

5  结束语 
 
FAll3型单轴流开棉机的研制成功，在开清棉或清梳联流程中为国内纺织厂设备改造和技术进步提供了一种新机型。 
 
    为保持和扩大我国纺织机械在市场上的地位，随着生产使用范围的不断扩大，我们仍将根据国外纺机的发展动态和国内外用户的要求，不断地进行改进提高。我们深信FAll3型单轴流开棉机无论在国内还是都会有广阔的市场前景